《文明之光》之《发明365》2月23日/2月24日， 为什么爱迪生早期不用交流电 吴军，见过世界80%的名画真迹 了解我们人类技术发展的历史，尤其是发明的历史，就有利于了解我们的文明，也便于我们看清楚未来。——《文明之光》之《发明 365》 序言 【本篇节选自《文明之光》第二册第十四章 闪烁的能量— 电的发现和使用】 任何一项重大的发明都不是一个人（或者一组人）经过努力，做出了一个完善的新东西，然后就完成了这么简单。通常它是一个过程，是经过了很多人不停地发明才完善的，这是从时间的纵轴看。从空间的横轴看，当一项新技术开始突破时，常常是我能想到，你也同时想到了这种情况。在科学上，牛顿和莱布尼茨几乎同时发明了微积分，在技术上，白炽灯的发明，电话的发明，核技术的发明，计算机的发明，集成电路的发明都是如此。而很多人会同时拥有对某一个产品的不同的发明的专利，因此很难（也没有必要）区分谁比谁更早个几小时，关键要看谁真正把它造福于人类了。 具体到白炽灯的发明，乃至很多电器的发明，爱迪生都不是第一个发明人，虽然他和他的公司拥有最重要的专利。爱迪生一生获得的专利无数，但大部分属于（按中国专利法讲）“实用新型”的专利，而不是发明专利。由于他的专利多，因此专利的纠纷也多，这并不能说明他不好，如果一个人只有一项 17 年没有人理的专利，而且用它来做商品，肯定没有专利纠纷。爱迪生有好几次专利纠纷多的原因是他以总是在当时最热门的行业里。在诸多专利纠纷中，最有名的是和西屋电气公司以及英国人斯旺（Joseph Swan）关于白炽灯的专利纠纷。这个过程很复杂，就长话短说了，西屋电气购买了发明家 Diehl 的专利，因此试图让爱迪生的专利无效，但是打了六年的官司后，法院最终裁定爱迪生的专利有效，因为它里面包含新发明。而英国人斯旺比爱迪生的专利早一年，为了避免无谓的纠纷，双方终于商定一同在英国建立了叫做 Ediswan 的公司，在英国卖灯泡。从这里可以看到爱迪生作为商人的一面，以及他非常灵活的一面。 当然，爱迪生平生有个“宿敌”，就是特斯拉。特斯拉是一个超越时代的人，他的很多超前的想法比如无线传输电力直到今天才被人实现。特斯拉小时候随父母移民美国，1884 他开始为爱迪生工作，但是他很快就辞职创办了自己的公司。按照特斯拉自己的说法，他离开爱迪生是因为后者的一次食言。1885 年，爱迪生让特斯拉改进直流发电机，并且说你如果做到了，我给你五万美元的奖金，这是非常多的一笔钱，当时特斯拉的工资一年还不到一千美金，而爱迪生的公司现金也没有这么多。后来特斯拉真的做到了，但是当他向爱迪生要奖金时，爱迪生却说，“哦，我那是开玩笑，你知道，这是美国式的幽默。”不过爱迪生将特斯拉的工资从每周的 18 美元增加到 28 美元，特斯拉很生气，便离开了爱迪生。公平地讲，这件事理亏的是爱迪生，这也导致了二人一辈子的敌对。 图 2.23.1 著名发明家特斯拉 特斯拉一生有无数的发明，他靠转让专利赚的钱比办公司多得多。在所有的发明中，最重要的发明是交流电和相应的发电机、电动机等等。1887 年 31 岁的特斯拉办起了自己的小公司，并且根据电磁感应现象很快发明了交流电动机，这种发电机比直流电机效率高，而且不需要电刷，也就避免了在电机转动时产生电火花。接下来他又发明了交流输电，由于交流电容易变压，交流高压输电可以减少在输电过程中电能的损耗。1888 年，特斯拉在向美国电气工程师协会（今天 IEEE 的前身）演示交流电系统时，被西屋电气公司的一些工程师看到，然后报告给了西屋本人。西屋公司正在和爱迪生的通用电气公司竞争，对这种新技术很感兴趣，最后经过谈判，西屋公司同意从特斯拉公司引进这些技术，一次性付给对方 6 万美元的专利费，同时每发一度电再付给对方 2 美元的专利费。当时两美元是什么概念，大约是 2 克黄金的价钱，而一个一流工程师的年薪当时不超过 1000 美元。（今天，美国一度电的发电成本不过每度 0.1 美元）。此外，西屋还聘用特斯拉做顾问，额外付给他一笔丰厚的薪酬。 交流输电的优势是显而易见的。它可以在几乎不损失什么电量的前提下传输几百公里，而直流输电传输的距离仅仅几公里，否则在线路上损失的电量会高过实际使用的电量。这样明显的输电效率差距，使得坚持直流输电的爱迪生通用电气公司在竞争中落在下风。那么为什么爱迪生不采用交流输电呢？ 过去书上常常讲的原因就是：因为爱迪生到了“晚年”和很多老人一样，开始变得保守而固执，不愿意接受新事物，其中主要的依据是爱迪生曾经激烈地批评过交流电的副作用。不过这个理由用“罗胖”的口头禅说就是，“好苍白，好肤浅啊”。实际情况远不是这么简单。1887 年，爱迪生只有四十岁，远没有到“晚年”，这位长寿的发明家活了 84 岁，在他四十岁的时候正是他新发明不断涌现的年头，到了 1930 年，爱迪生还发明了实用的电动火车，而且他可比“特斯拉汽车”的发明人伊隆∙马斯克更早地发明电动汽车哦。因此说他那时思想保守是说不通的。爱迪生不采用交流电除了他偏爱直流电外，还有一些更重要的原因。要说清楚这里面的原因，我们首先不能像书中过去宣传的那样，把爱迪生看成是一个单纯的发明家，然后对他提出高大全的标注，而要回到那个历史时期，全面地看待爱迪生。 首先，在那个时代，交流发电不是爱迪生想采用就可以采用的，因为西屋和特斯拉的交流输电、发电和交流发电机技术是受到专利保护的，西屋采用了特斯拉的技术，支付了高额的专利费，这个费用几乎使西屋破产（我们专门提到特斯拉像西屋收取专利费的数额，而且我还特意强调它高得惊人，但似乎大家对这个数字还没有惊讶，因为没有什么评论和转贴）。特斯拉和爱迪生一生交恶，怎么能指望特斯拉让爱迪生低价使用专利呢？从商业的角度考虑，如果专利的成本比发电成本还高（当时西屋面临的情况就是如此），任何人在爱迪生的位置一定是宁可在电路上损失掉一半的电量，而不是支付高额的专利费。 其次，爱迪生的通用电气和西屋电气的竞争是商业竞争，不是学术上的竞争，因此不能以科学家或者发明家争论对错那样的眼光看待直流和交流之争。作为科学家，如果他认为 A 是对的，他一定说 A 对，但是作为商人，那可不一定，这要看能否给他带来利益。为了在商业上打败对方，爱迪生诋毁交流电，不等于他真的相信他自己的那些鬼话。美国的专利保护期一般是 17 年，爱迪生要做的就是在这 17 年里不要输掉，而他采用的方法就是在商业上压垮对方。 最后，也是非常重要的，在资本主义社会永远不能忘记资本的力量，在爱迪生的背后是 JP∙摩根等人，大家都很清楚，直流电和交流电之争，除了是技术的竞争，还有资本的较量，谁笑到最后，谁就赢者通吃了。 上述原因说到底是一个“利”字，作为一个企业家，爱迪生必须让自己的企业活下来，然后才能有所发展，而不是说“哦，交流电好，大家用交流电吧，我的企业生死无关紧要。”在这样的前提下，爱迪生和他的通用电气公司坚持使用直流输电。在和西屋电气的竞争中，通用电气公司也有自己的优势。它首先来自爱迪生本人巨大的影响力，其次它占了率先起步的便宜，在 1887 年，也就是特斯拉在美国电气工程师协会展示交流电之前，该公司在美国已经建立了一百多家电站。由于两边各有优势，这场龙争虎斗便一时间难解难分。在直流交流之争中，爱迪生不断地在找交流输电的缺点，他找了几个理由，比如高压交流输电太危险（高压输电电压可以高达 70 万伏），60Hz 的电压变化对人体有害（直到今天也没有找到这种说法的根据），这些没有根据的说法在客观上损害了爱迪生作为著名发明家的名誉。不过，我们在前面提到，爱迪生也有苦衷。在特斯拉的专利到期之后，美国在相当的时间里，采用了交流输电和直流输电并存的方式，即在城际之间长途输电采用交流高压输电，在城市内部采用低压直流输电。按照《纽约时报》的说法，纽约市最后一批使用直流电的用户一直将直流电用到 2005 年。 这场龙争虎斗的结果是爱迪生通用电气公司和西屋电器公司两败俱伤，都面临破产的困境，这时，资本的力量显现出来了。JP∙摩根早就看到了电将在不久的将来引发一场改变世界的革命，他在爱迪生办公司时就和范德比尔特家族的一些人给予了爱迪生支持，现在，他趁着爱迪生通用电气公司财务上的困境，大量注资该公司，并且通过并购其它的电气公司组成新的通用电气公司。在进行了股权重组之后，摩根成为了通用电气公司最大的股东。有了钱，一切就好办了，通用电气公司活了下来。而与此同时，西屋电气则遇到了财务危机。根据以前和特斯拉的协议，西屋电气公司已经为专利支付给特斯拉等人 20 万美元了，换算下来，相当于每度电 2.5 美元。如果这样继续每度电两美元专利费支付下去，西屋电气公司只有关门了。最后经过和特斯拉等人的协商，西屋电气以一个合理的价钱（近 22 万美元，在当时是不得了的一笔钱）买断了他们的专利，从此公司算是活过来了，并使得交流电在全世界得以普及和推广。 图 2.24.1 一个成功男人的背后可能是一个更成功的男人——爱迪生背后的男人 JP 摩根 除了在电力上的贡献，西屋还建立了通过煤气管道长距离输送煤气的系统，从而使煤气灶和煤气炉在美国开始普及。遗憾的是，西屋本人的命运却颇为凄惨，他后来由于经营不善，失去对西屋电气公司的控制。1912 年他与公司脱离关系，两年后在贫病交加中去世于纽约州。不过历史并没有忘记西屋的贡献， 1955 年，他被选入美国名人堂。 特斯拉和他的两个助手从西屋电气获得了几十万的专利费，他把这些钱又都投到了发明创造中，其中最大的投入就是在 1900 年建立的瓦登克莱弗塔（Wardenclyffe Tower）。这其实是一个大功率的无线发射塔，按照特斯拉的设想，它可以向大西洋对岸传送电话，广播，甚至无线输电。这个想法实在太超前，今天也没有实现，不过在当时它可是很吸引投资人的概念。特斯拉很快筹集了 15 万美元（相当于今天大约 300-400 万美元），其中一多半来自 JP∙摩根。一年后，特斯拉就没钱了，然后他又去问摩根要，摩根非常诧异这么多钱都去哪里了。特斯拉说“钱都在 1901 年的金融危机中化为了泡影。”这个解释当然让摩根很不满意，他回绝了特斯拉继续投钱的请求。没有了钱，特斯拉的项目将面临还没开工就关门的命运，因此他先后给摩根写了五十多封信要钱，上了一次当的摩根到死都没有再给过一分钱。特斯拉的这个超越时代至少一个世纪的项目，一直在为融资而发愁，直到 1917 年第一次世界大战之间因为经费不济而关闭。 图 2.24.2，特斯拉的瓦登克莱弗塔，这个项目于 1917 年关门。 特斯拉后来还搞了很多发明，想法都非常超前，但是都没有实用，或许接下来的一个世纪里他的这些想法可以实现。特斯拉一生从各种专利上挣了不少钱，但是他不是一个精明的实业家，钱来得快去得也快，因此他还经常拖欠房钱。1943 年，86 岁高龄的特斯拉在纽约去世，当时已经没有多少人还在关注这个曾经改变了世界的大发明家了。 爱迪生的晚年相比之下则是风光无限，除了电灯，爱迪生一生还有很多重要发明，包括留声机，改进的电报机，电影放映机和电影摄像机等等，并且于 1903 年拍制了第一部故事片电影。这些我们在后面还会讲到，相比特斯拉，爱迪生的发明要实用的多，事实上他的这些发明改变了世界，作为发明家，爱迪生无疑在改变世界上贡献更大。 1929 年 10 月 21 日，在电灯发明 50 周年的时候，人们为爱迪生举行了盛大的庆祝会，爱因斯坦和居里夫人等著名科学家纷纷打电报向他祝贺。不幸的是，就在这次庆祝大会上，当爱迪生致答谢辞的时候，由于过分激动，当场昏厥过去。从此，他的身体每况愈下，并且在两年后去世。为了纪念爱迪生，美国全国停电一分钟，在这一分钟里，从美国东海岸到加利福尼亚陷入了一片黑暗；一分钟后，整个北美大陆又灯火通明。爱迪生如同现代的普罗米修斯，为人类带来了光明，他向历史宣告人类电的时代到来了。 ——————————————— 发自知乎专栏「文明之光」
